JP4200891B2 - Fiber Bragg grating device - Google Patents

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Description

この発明は、光符号分割多重伝送において、符号器及び復号器として用いられるファイバブラッググレーティング装置に関する。   The present invention relates to a fiber Bragg grating device used as an encoder and a decoder in optical code division multiplexing transmission.

近年、インターネットの普及等により通信需要が急速に増大している。それに対応して光ファイバ等を用いた高速で大容量のネットワークが整備されつつある。このような高速で大容量の光ネットワークを構築するための通信手段の一つとして光符号分割多重(OCDM: Optical Code Division Multiplexing)による伝送が注目されている。   In recent years, communication demand has been rapidly increasing due to the spread of the Internet and the like. Correspondingly, high-speed and large-capacity networks using optical fibers and the like are being developed. As one of communication means for constructing such a high-speed and large-capacity optical network, transmission by optical code division multiplexing (OCDM) has been attracting attention.

OCDMによる伝送とは、並列に複数チャンネルの光パルス信号(光パルス列を光変調して、電気パルス信号を光パルス信号に変換したもの)を生成し、それをチャンネル毎に異なる符号で変調(符号化)し、受信側では送信側において符号化したときに用いたものと同一の符号で復号することで、元の並列光パルス信号に戻す(復号化)手段を用いる伝送である。光パルス信号を構成する光を光搬送波ということもある。   In OCDM transmission, multiple-channel optical pulse signals (optical pulse trains are optically modulated and electrical pulse signals are converted into optical pulse signals) are generated in parallel and modulated with different codes for each channel. Transmission on the receiving side using decoding (decoding) means for returning to the original parallel optical pulse signal by decoding with the same code as that used when encoding on the transmitting side. The light constituting the optical pulse signal is sometimes referred to as an optical carrier wave.

OCDMによる伝送によれば、多数のチャンネルの光パルス信号を同一の波長で同時に伝送できる。また、OCDMによる伝送方法は、送信側と受信側とで同一符号を鍵(符号器及び復号器にセットされる符号を鍵ということもある。)として用いる方法であるので、伝送におけるセキュリティーが高いことが特長の一つである。   According to the transmission by OCDM, optical pulse signals of many channels can be transmitted simultaneously at the same wavelength. In addition, the transmission method using OCDM is a method in which the same code is used as a key (the code set in the encoder and the decoder may be referred to as a key) on the transmission side and the reception side, so the security in transmission is high. This is one of the features.

OCDMの符号化の手段として、光の位相を符号として用いる位相符号方式OCDMが知られている。具体的には符号器及び復号器にスーパーストラクチャファイバブラッググレーティング(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating)を用いる。OCDMによる伝送は、上述したように送信側と受信側とで同一の符号を鍵として用いる。以後の説明においては、簡単のためにSSFBGを単にファイバブラッググレーティング(FBG: Fiber Bragg Grating)と略記することもある。   As a means for encoding OCDM, a phase code method OCDM using the phase of light as a code is known. Specifically, a superstructured fiber Bragg grating (SSFBG) is used for an encoder and a decoder. As described above, OCDM transmission uses the same code as a key on the transmission side and the reception side. In the following description, SSFBG may be simply abbreviated as “Fiber Bragg Grating” (FBG) for simplicity.

この発明のFBG装置の役割の理解に資するために、まず、図1に示すブロック構成図を参照して、代表的なOCDM伝送装置の構成を説明する。   In order to help understand the role of the FBG device of the present invention, first, the configuration of a typical OCDM transmission device will be described with reference to the block configuration diagram shown in FIG.

OCDM伝送装置は、送信部10と受信部40とを具え、それらは伝送路42によって接続されて構成される。このOCDM伝送装置によって伝送される信号は、光パルス信号であり、光パルス信号は、伝送すべき情報を担う2値デジタル電気パルス信号(この信号は、「0」又は「1」の2値デジタル信号値が電圧の高低に反映されたパルス信号である。)を光電変換して得られる信号である。   The OCDM transmission apparatus includes a transmission unit 10 and a reception unit 40, which are connected by a transmission path. The signal transmitted by the OCDM transmission device is an optical pulse signal, and the optical pulse signal is a binary digital electric pulse signal carrying information to be transmitted (this signal is a binary digital of “0” or “1”). It is a pulse signal whose signal value is reflected in the voltage level).

送信部10は、光パルス列生成器12、変調信号生成器14、光変調器16、第1の光サーキュレータ18及び符号器60を具えて構成される。光パルス列生成器12は、光パルス列13を生成する。変調信号生成器14は、伝送すべき情報を2値デジタル電気パルス信号15として光変調器16に供給する。   The transmission unit 10 includes an optical pulse train generator 12, a modulation signal generator 14, an optical modulator 16, a first optical circulator 18, and an encoder 60. The optical pulse train generator 12 generates an optical pulse train 13. The modulation signal generator 14 supplies information to be transmitted to the optical modulator 16 as a binary digital electric pulse signal 15.

光変調器16から出力される伝送すべき光パルス信号17は、第1の光サーキュレータ18を介して符号器60に入射する。符号器60からは符号化された光パルス信号が再び第1の光サーキュレータ18を介して光パルス信号19として、伝送路42に送られ、この伝送路42を伝播して受信部40に送られる。   The optical pulse signal 17 to be transmitted output from the optical modulator 16 enters the encoder 60 via the first optical circulator 18. The encoded optical pulse signal is sent again from the encoder 60 to the transmission line 42 as the optical pulse signal 19 through the first optical circulator 18, and propagates through the transmission line 42 and is sent to the receiving unit 40. .

受信部40は、第2の光サーキュレータ22、復号器62、光カプラ26、光電変換器28、波長モニタ30及び波長制御部32を具えて構成される。光電変換器28は、光パルス信号を電気パルス信号に変換する。波長モニタ30は、光パルス信号29の自己相関の度合い(アイ開口の大きさ)を計測する。波長制御部32は、波長モニタ30からの出力31を受けて温度コントローラ68に制御信号67を供給する。制御信号67を受けた温度コントローラ68は、制御信号67に基づいてケーブル69を介してサーモモジュール66の電流をコントロールして、FBGの温度を上昇させるか、下降させるかの制御を行なう。   The receiving unit 40 includes a second optical circulator 22, a decoder 62, an optical coupler 26, a photoelectric converter 28, a wavelength monitor 30, and a wavelength control unit 32. The photoelectric converter 28 converts the optical pulse signal into an electric pulse signal. The wavelength monitor 30 measures the degree of autocorrelation (eye opening size) of the optical pulse signal 29. The wavelength control unit 32 receives the output 31 from the wavelength monitor 30 and supplies a control signal 67 to the temperature controller 68. Upon receiving the control signal 67, the temperature controller 68 controls the current of the thermo module 66 via the cable 69 based on the control signal 67, and controls whether to raise or lower the temperature of the FBG.

伝送路42を伝播して伝送された光パルス信号21は、第2の光サーキュレータ22を介して復号器62に入射して復号化される。復号化された光パルス信号は、再び第2の光サーキュレータ22を介して光カプラ26に入射して、光パルス信号27及び光パルス信号29に分波される。光パルス信号27は、光電変換器28によって電気パルス信号36として復元される。すなわち、伝送すべき情報である2値デジタル電気パルス信号15は、受信部40で2値デジタル電気パルス信号36となって復元され受信される。   The optical pulse signal 21 transmitted through the transmission path 42 is incident on the decoder 62 via the second optical circulator 22 and decoded. The decoded optical pulse signal again enters the optical coupler 26 via the second optical circulator 22 and is demultiplexed into the optical pulse signal 27 and the optical pulse signal 29. The optical pulse signal 27 is restored as an electric pulse signal 36 by the photoelectric converter 28. That is, the binary digital electric pulse signal 15 which is information to be transmitted is restored and received as a binary digital electric pulse signal 36 by the receiving unit 40.

復号器62には、温度センサ64が設置されており、常に復号器を構成するFBGの温度を計測し、その結果を温度コントローラ68に温度信号65として送っている。波長制御部32は、波長モニタ30からの出力31に対応してこのFBGに設定すべき温度を算出する。この算出温度が実現できるように制御信号67を温度コントローラ68に供給する。   A temperature sensor 64 is installed in the decoder 62, and the temperature of the FBG that constitutes the decoder is always measured, and the result is sent to the temperature controller 68 as a temperature signal 65. The wavelength control unit 32 calculates the temperature to be set in the FBG corresponding to the output 31 from the wavelength monitor 30. A control signal 67 is supplied to the temperature controller 68 so that the calculated temperature can be realized.

符号器60を構成するFBGと復号器62を構成するFBGとは同一の実効屈折率周期構造を有しており、かつ両者の周期構造は逆の関係になるように設定されている。すなわち、詳細は後述するが、符号器60を構成するFBGと復号器62を構成するFBGとが、図2に示すように単位FBGがABCDEFGHIKLMNOPの順に並んで構成されているものとした場合、符号器60を構成するFBGの入出力端が仮にAで示す単位FBGが配置されている側であるとしたならば、復号器62を構成するFBGの入出力端はPで示す単位FBGが配置されている側になるように設定する。   The FBG constituting the encoder 60 and the FBG constituting the decoder 62 have the same effective refractive index periodic structure, and the periodic structures of the two are set to have an opposite relationship. That is, as will be described in detail later, if the FBGs constituting the encoder 60 and the FBGs constituting the decoder 62 are configured so that the unit FBGs are arranged in the order ABCDEFGHIKLMNOP as shown in FIG. Assuming that the input / output terminals of the FBG constituting the decoder 60 are on the side where the unit FBG indicated by A is arranged, the input / output terminals of the FBG constituting the decoder 62 are assigned the unit FBG indicated by P. Set to be on the side.

符号器あるいは復号器を構成するFBGのブラッグ反射波長(以後「動作波長」ということもある。)は、その周囲温度等の条件で変化する。ここで、周囲温度等の何らかの原因で、符号器60と復号器62とをそれぞれ構成するFBGの実効屈折率周期構造の間に相違が生じ、動作波長が変化した場合を想定する。この場合には、復号器62の実効屈折率周期構造を構成するFBGの実効屈折率周期構造をそのFBG温度を調整することによって、符号器60を構成するFBGの実効屈折率周期構造に等しくする必要がある。   The Bragg reflection wavelength of the FBG that constitutes the encoder or decoder (hereinafter sometimes referred to as “operating wavelength”) varies depending on the ambient temperature and other conditions. Here, it is assumed that a difference occurs between the effective refractive index periodic structures of the FBGs constituting the encoder 60 and the decoder 62 due to some cause such as ambient temperature, and the operating wavelength is changed. In this case, the effective refractive index periodic structure of the FBG constituting the effective refractive index periodic structure of the decoder 62 is made equal to the effective refractive index periodic structure of the FBG constituting the encoder 60 by adjusting the FBG temperature. There is a need.

また、FBGを符号器あるいは復号器に設置する際に、符号器あるいは復号器をその動作波長が同一になるように設置することも、現実には難しい。   In addition, when installing the FBG in the encoder or decoder, it is actually difficult to install the encoder or decoder so that their operating wavelengths are the same.

そのため、送信側の符号器を構成するFBGと受信側の復号器を構成するFBGの動作波長が常に同一に保たれるように、符号器あるいは復号器を構成するFBGの少なくともいずれか一方の動作波長を随時調整する必要がある。   Therefore, the operation of at least one of the encoder and the FBG that constitutes the decoder is always kept the same as the operating wavelength of the FBG that constitutes the encoder on the transmission side and the FBG that constitutes the decoder on the reception side. It is necessary to adjust the wavelength from time to time.

位相符号方式OCDMによる伝送においては、送信側の符号器を構成するFBGの動作波長と受信側の復号器を構成するFBGの動作波長とが数十pm以上異なれば、受信側において復号化がうまくできない。すなわち、送信側の符号器を構成するFBGと受信側の復号器を構成するFBGのブラッグ波長の差が、数十pm未満となるように、随時調整する必要がある。   In transmission using the phase code method OCDM, if the operating wavelength of the FBG that constitutes the encoder on the transmitting side differs from the operating wavelength of the FBG that constitutes the decoder on the receiving side by several tens of pm or more, decoding is successful on the receiving side. Can not. That is, it is necessary to adjust as necessary so that the difference between the Bragg wavelengths of the FBGs constituting the transmitting-side encoder and the FBGs constituting the receiving-side decoder is less than several tens of pm.

そこで、FBGのブラッグ反射波長がその周囲温度の変化によって影響を受けにくく工夫されたFBG装置がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の装置は、負膨張性基板とこの基板の表面上に、少なくとも2箇所の隔離した部分に、光ファイバが取り付けられた構成である。そしてこの光ファイバ内にはFBGが形成されている。図3を参照して、特許文献1に開示されたFBG装置の、動作波長の周囲温度の変化依存性を説明する。横軸は周囲温度を、縦軸はFBG装置の動作波長を示しており、Aで示す直線が、FBGを負膨張性基板に固定しなかった場合、Bで示す直線がFBGを負膨張性基板に固定しFBG装置として構成されている場合を示している。   Thus, there is an FBG device that is devised so that the Bragg reflection wavelength of FBG is not easily affected by changes in the ambient temperature (see, for example, Patent Document 1). The apparatus described in Patent Document 1 has a configuration in which an optical fiber is attached to a negatively inflatable substrate and at least two separated portions on the surface of the substrate. An FBG is formed in the optical fiber. With reference to FIG. 3, the dependence of the operating wavelength on the change in the ambient temperature of the FBG device disclosed in Patent Document 1 will be described. The horizontal axis indicates the ambient temperature, and the vertical axis indicates the operating wavelength of the FBG device. When the FBG is not fixed to the negative expandable board, the straight line indicated by B indicates that the FBG is the negative expandable board. The case where it is fixed to and configured as an FBG device is shown.

周囲温度が-40℃から+125℃まで変化した場合について見ると、Aで示すFBGを負膨張性基板に固定しなかった場合には、FBGの動作波長が-40℃では1563.75 nmであるのに対して+125℃では1565.65 nmでありその差が1.9 nmである。一方、Bで示すFBGを負膨張性基板に固定しFBG装置として構成されている場合には、FBGの動作波長は、1565.5 nmから1565.7 nmの範囲で変動しておりその差は、0.2 nmと抑制されていることが分かる。
特表2000-503415号公報
When the ambient temperature changes from -40 ° C to + 125 ° C, if the FBG indicated by A is not fixed to the negative expansion substrate, the FBG operating wavelength is 1563.75 nm at -40 ° C. On the other hand, at + 125 ° C., it is 1556.65 nm, and the difference is 1.9 nm. On the other hand, when the FBG indicated by B is fixed to a negative expansion substrate and configured as an FBG device, the operating wavelength of the FBG fluctuates in the range of 1565.5 nm to 1565.7 nm, and the difference is 0.2 nm. It turns out that it is suppressed.
Special Table 2000-503415

しかしながら、OCDMにおける符号器及び復号器としてFBG装置を利用する場合、周囲の温度環境によって0.2 nmもの動作波長変動が存在すると、これでは変動が大きすぎて実用に供することはできない。また、特許文献1に開示された装置では、FBGを作りつけた光ファイバをFBG装置に一旦固定してしまうと、動作波長を任意の値に外部からの指示に基づいて変更することができない。OCDMによる光通信においては、送信側から送られる光パルス信号を生成する光源の波長揺らぎ等が発生した場合に、動作波長をこの揺らぎに応じて変更する必要が生じるが、この事態に対応することができないという問題もある。   However, when the FBG device is used as an encoder and decoder in OCDM, if there is an operating wavelength variation of 0.2 nm depending on the ambient temperature environment, this is too large to be put to practical use. Further, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, once the optical fiber having the FBG is fixed to the FBG apparatus, the operating wavelength cannot be changed to an arbitrary value based on an instruction from the outside. In optical communication by OCDM, when wavelength fluctuations of the light source that generates the optical pulse signal sent from the transmission side occur, it is necessary to change the operating wavelength according to this fluctuation. There is also a problem that cannot be done.

そこで、この発明は、上述した問題を解決することを目的として、符号器及び復号器として利用されるFBG装置の周囲の環境温度変動があっても、動作波長にほとんど変動が生じないことを特徴とするFBG装置を提供する。また、送信側から送られる光パルス信号を生成する光源の波長揺らぎ等が発生した場合には、外部の温度コントローラからの指示に基づく温度制御のみによって、動作波長に対して100 pm程度の微動調整ができる機能を有するFBG装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is characterized in that, for the purpose of solving the above-described problem, even if there is an environmental temperature fluctuation around the FBG device used as an encoder and a decoder, the operating wavelength hardly changes. To provide FBG equipment. In addition, when wavelength fluctuation of the light source that generates the optical pulse signal sent from the transmission side occurs, fine adjustment of about 100 pm with respect to the operating wavelength is performed only by temperature control based on an instruction from an external temperature controller. An object of the present invention is to provide an FBG device having a function capable of performing the above.

上述の目的を達成するため、この発明の第1のFBG装置は、FBGと実装プレートとベースプレートと温度制御板とが順次積層されて構成されるFBG搭載台と、実装プレート上面に設定されたFBG接触部と、実装プレートの両端にFBG接触部を挟んで設定された第1固定点と第2固定点とを具えている。   In order to achieve the above object, a first FBG device of the present invention includes an FBG mounting base configured by sequentially stacking an FBG, a mounting plate, a base plate, and a temperature control plate, and an FBG set on the upper surface of the mounting plate. The contact portion includes a first fixing point and a second fixing point set with the FBG contact portion sandwiched between both ends of the mounting plate.

そして、FBGが、FBG接触部に接触するように第1固定点と第2固定点とで固定される。実装プレートの下面は、ベースプレートの上面に、滑ることが可能な状態で接しており、ベースプレートの下面は、温度制御板の上面に接して固定されている。また、温度制御板は、断熱部材とサーモモジュールとから構成されている。   Then, the FBG is fixed at the first fixed point and the second fixed point so as to contact the FBG contact portion. The lower surface of the mounting plate is in contact with the upper surface of the base plate in a slidable state, and the lower surface of the base plate is fixed in contact with the upper surface of the temperature control plate. Moreover, the temperature control board is comprised from the heat insulation member and the thermo module.

実装プレートは、熱膨張率が最大でも1.2×10-6/Kである素材で構成し、ベースプレートは、熱伝導率が最小でも398 W/(m・K)である素材で構成するのが好適である。具体的には、実装プレートを構成する素材をインバー合金とし、ベースプレートを構成する素材を銅とするのが好適である。 The mounting plate is preferably made of a material with a coefficient of thermal expansion of 1.2 × 10 -6 / K at the maximum, and the base plate is preferably made of a material with a thermal conductivity of 398 W / (m · K) at a minimum. It is. Specifically, it is preferable that the material constituting the mounting plate is Invar alloy and the material constituting the base plate is copper.

また、この発明の第2のFBG装置は、FBGと、ガイドプレートと温度制御板とが積層されて構成されるFBG搭載台と、ガイドプレート上面に設定されたFBG接触部と、支持台の両端に、連結部を介して連結された、第1固定点支持体及び第2固定点支持体とを具えている。   Further, the second FBG device of the present invention includes an FBG, an FBG mounting base configured by laminating a guide plate and a temperature control plate, an FBG contact portion set on the upper surface of the guide plate, and both ends of the support base. And a first fixed point support and a second fixed point support connected via a connecting portion.

第1固定点及び第2固定点は、それぞれ第1固定点支持体及び第2固定点支持体の先端に設けられ、FBGが、FBG接触部に接触するようにこの第1固定点と第2固定点とで、固定されている。そして、温度制御板は、断熱部材とサーモモジュールとから構成されており、ガイドプレートの下面は、温度制御板の上面に、接して固定されている。また、温度制御板の下面は支持台に固定されている。   The first fixed point and the second fixed point are provided at the tips of the first fixed point support and the second fixed point support, respectively, so that the FBG contacts the FBG contact portion. It is fixed at a fixed point. The temperature control plate is composed of a heat insulating member and a thermo module, and the lower surface of the guide plate is fixed in contact with the upper surface of the temperature control plate. The lower surface of the temperature control plate is fixed to a support base.

ガイドプレートは、第1のFBG装置同様に、実装プレートとベースプレートとを積層して構成してもよい。この場合、実装プレートの下面は、ベースプレートの上面に滑ることが可能な状態で接するようにして、ベースプレートの下面は、温度制御板の上面に接して固定し、温度制御板の下面を、支持台に固定する構造とするのがよい。   The guide plate may be formed by stacking a mounting plate and a base plate, as in the first FBG device. In this case, the lower surface of the mounting plate is in contact with the upper surface of the base plate in a slidable state, the lower surface of the base plate is fixed in contact with the upper surface of the temperature control plate, and the lower surface of the temperature control plate is fixed to the support base. It is good to make it the structure fixed to.

第1及び第2固定点支持体を、これらの第1及び第2固定点支持体が熱膨張することで第1及び第2固定点が変位する方向と、支持台が熱膨張する方向とが、平行になる関係に連結部を介して支持台に固定するのがよい。   The first and second fixed point supports have a direction in which the first and second fixed points are displaced by the thermal expansion of the first and second fixed point supports, and a direction in which the support base is thermally expanded. It is good to fix to a support stand via a connection part in the parallel relationship.

更に、第1固定点支持体が連結部に固定された一端から第1固定点までの距離l1と、第2固固定点支持体が連結部に固定された一端から第2固定点までの距離l2と、支持台の長さLとが、式、(l1β1+l2β2)=Lα、で与えられる関係に設定するのが好適である。ここで、αは支持台を構成する素材の熱膨張率、β1及びβ2はそれぞれ第1及び第2固定点支持体を構成する素材の熱膨張率である。 Furthermore, the distance l 1 from the end where the first fixing point support is fixed to the connecting portion to the first fixed point, from one end second solid fixing point support is fixed to the connecting portion to the second fixing point It is preferable that the distance l 2 and the length L of the support base are set to have a relationship given by the equation (l 1 β 1 + l 2 β 2 ) = Lα. Here, α is a thermal expansion coefficient of the material constituting the support base, and β 1 and β 2 are thermal expansion coefficients of the material constituting the first and second fixed point supports, respectively.

この発明の第1のFBG装置によれば、実装プレートの下面は、ベースプレートの上面に、滑ることが可能な状態で接しているので、ベースプレートの熱膨張による伸縮が実装プレートに伝わることがない。すなわち、ベースプレートと実装プレートを異なる熱膨張を有する材料で構成しても、ベースプレートの熱膨張によって、実装プレートに歪が加わることがない。   According to the first FBG device of the present invention, since the lower surface of the mounting plate is in contact with the upper surface of the base plate in a slidable state, expansion and contraction due to thermal expansion of the base plate is not transmitted to the mounting plate. That is, even if the base plate and the mounting plate are made of materials having different thermal expansion, the mounting plate is not distorted due to the thermal expansion of the base plate.

FBG装置のブラッグ反射波長を、FBGの温度を制御することで、制御するためには、温度制御板を介してからFBGへ伝えられる熱はが早く伝わる必要がある。そのためにベースプレートを構成する材料の熱伝導率は大きいほど好ましい。しかしながら、熱伝導率の大きな材料ほど、熱膨張率も大きい傾向にある。そこで、ベースプレートを高熱伝導率材料で構成し、温度制御板の温度変化をできる限り早く実装プレートに伝えられる構造として、ベースプレートの熱膨張の影響が実装プレートに伝わることがないように、実装プレートの下面とベースプレートの上面とは、滑ることが可能な状態で接する構造とされている。   In order to control the Bragg reflection wavelength of the FBG device by controlling the temperature of the FBG, heat transferred to the FBG after passing through the temperature control plate needs to be transmitted quickly. Therefore, the larger the thermal conductivity of the material constituting the base plate, the better. However, a material having a higher thermal conductivity tends to have a higher coefficient of thermal expansion. Therefore, the base plate is made of a material with high thermal conductivity so that the temperature change of the temperature control plate can be transmitted to the mounting plate as quickly as possible so that the influence of the thermal expansion of the base plate is not transmitted to the mounting plate. The lower surface and the upper surface of the base plate are in contact with each other in a slidable state.

一方、実装プレートは温度が変化しても、熱膨張がほとんどないことが必要である。FBGが固定されている第1及び第2固定点は、実装プレートの両端に設けられているので、実装プレートが熱膨張すると第1固定点と第2固定点との距離が広がり、FBGがその分伸びてしまうからである。   On the other hand, the mounting plate needs to have almost no thermal expansion even when the temperature changes. Since the first and second fixing points to which the FBG is fixed are provided at both ends of the mounting plate, when the mounting plate thermally expands, the distance between the first fixing point and the second fixing point increases, and the FBG This is because it grows.

熱膨張率を最大でも1.2×10 -6 /Kであるインバー合金で実装プレートを構成し、熱伝導率が最小でも398 W/(m・K)である銅でベースプレートを構成することによって、良好な結果が得られた。この点につき詳細を後述する。 Good by configuring the mounting plate with Invar alloy with a thermal expansion coefficient of 1.2 × 10 -6 / K at the maximum and the base plate with copper with a thermal conductivity of 398 W / (mK) at the minimum Results were obtained. Details of this point will be described later.

また、この発明の第2のFBG装置によれば、支持台の両端に、連結部を介して連結された、第1固定点支持体及び第2固定点支持体を具えており、第1固定点及び第2固定点が、それぞれ第1固定点支持体及び第2固定点支持体の先端に設けられている。このため、支持台の熱膨張による伸びを、第1固定点支持体及び第2固定点支持体の同じく熱膨張による伸びによって、ほぼ相殺することができる。すなわち、この発明の第2のFBG装置の周囲温度が変化することによって、FBGを固定している、支持台、第1固定点支持体及び第2固定点支持体が熱膨張しても、第1固定点と第2固定点との間隔はほとんど変化せず、結果として、FBGが温度変動によってほとんど伸び縮みしないことになる。   Further, according to the second FBG device of the present invention, the first fixed point support and the second fixed point support connected to the both ends of the support base via the connecting portion are provided. A point and a second fixed point are provided at the tips of the first fixed point support and the second fixed point support, respectively. For this reason, the elongation due to the thermal expansion of the support base can be substantially offset by the elongation due to the thermal expansion of the first fixed point support and the second fixed point support. That is, when the ambient temperature of the second FBG device of the present invention changes, even if the support base, the first fixed point support, and the second fixed point support that fix the FBG are thermally expanded, the first The distance between the first fixed point and the second fixed point hardly changes, and as a result, the FBG hardly expands or contracts due to temperature fluctuation.

ここで、第1及び第2固定点支持体が熱膨張することで第1及び第2固定点が変位する方向と支持台が熱膨張する方向との、両者が平行になる構成とすれば、上述した熱膨張による相殺効果が最も大きくなる。そして、詳細は後述するが、第1固定点支持体の連結部に固定された一端から第1固定点までの距離l1と、第2固定点支持体の連結部に固定された一端から第2固定点までの距離l2と、支持台の長さLとが、(l1β1+l2β2)=Lα、で与えられる関係に設定すれば、FBG装置の周囲温度が変動しても、第1固定点と第2固定点との間隔は変化しない。すなわち、FBG装置の周囲温度が変動しても、FBGは伸び縮みするることがなく、FBG装置を構成するFBGの動作波長が変動しない。 Here, if the first and second fixed point supports are thermally expanded, the direction in which the first and second fixed points are displaced and the direction in which the support base is thermally expanded are configured to be parallel, The offset effect due to the thermal expansion described above is the largest. As will be described in detail later, the distance l 1 from one end fixed to the connecting portion of the first fixed point support to the first fixing point and the first end fixed to the connecting portion of the second fixed point support. 2 If the distance l 2 to the fixed point and the length L of the support base are set to the relationship given by (l 1 β 1 + l 2 β 2 ) = Lα, the ambient temperature of the FBG device will fluctuate. However, the distance between the first fixed point and the second fixed point does not change. That is, even if the ambient temperature of the FBG device fluctuates, the FBG does not expand or contract, and the operating wavelength of the FBG constituting the FBG device does not fluctuate.

上述したように、この発明の第1あるいは第2のFBG装置によれば、符号器及び復号器として利用した場合、FBG装置の周囲の環境温度変動があっても、FBGが伸び縮みすることに起因して発生する動作波長の変動を防ぐことができる。その結果、温度制御板による温度制御だけで、FBGに対する所望の動作波長制御が行なえることになり、符号化及び復号化が高い精度で実施できるOCDMが実現する。   As described above, according to the first or second FBG device of the present invention, when used as an encoder and a decoder, the FBG expands and contracts even when there is an environmental temperature fluctuation around the FBG device. It is possible to prevent fluctuations in the operating wavelength caused by this. As a result, the desired operating wavelength control for the FBG can be performed only by temperature control by the temperature control plate, and OCDM in which encoding and decoding can be performed with high accuracy is realized.

以下、図4から図10を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を示し、この発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の材料および条件等を用いることがあるが、これら材料および条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。また、FBG装置の構造を説明するための図は、図の見易さを優先し、図面の奥行き方向の幾何学的な重なり具合等については、この発明の趣旨が誤解されない範囲で厳密性を犠牲にした部分がある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Each drawing shows a configuration example according to the present invention, and only schematically shows the cross-sectional shape and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. It is not limited. In the following description, specific materials and conditions may be used. However, these materials and conditions are only one of preferred examples, and are not limited to these. Moreover, in each figure, the same component is shown with the same number, and the overlapping description may be omitted. In addition, the drawings for explaining the structure of the FBG device give priority to the visibility of the drawings, and the geometrical overlap in the depth direction of the drawings has a strictness within a range in which the gist of the present invention is not misunderstood. There is a sacrificed part.

<第1の実施の形態>
図4(A)及び(B)を参照して、この発明の第1のFBG装置の構成を説明する。図4(A)は、第1のFBG装置を上面から見た概略的平面図であり、図4(B)は、第1のFBG装置の側面から見た概略的断面図である。
<First embodiment>
With reference to FIGS. 4A and 4B, the configuration of the first FBG apparatus of the present invention will be described. FIG. 4A is a schematic plan view of the first FBG device as viewed from above, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view as viewed from the side of the first FBG device.

第1のFBG装置100は、実装プレート110とベースプレート112と温度制御板150が積層されて構成されるFBG搭載台152と、実装プレート110上面に設定されたFBG接触部120と、実装プレート110の両端にFBG接触部120を挟んで設定された第1固定点124と第2固定点126とを具えている。   The first FBG device 100 includes an FBG mounting base 152 formed by stacking a mounting plate 110, a base plate 112, and a temperature control plate 150, an FBG contact portion 120 set on the upper surface of the mounting plate 110, and the mounting plate 110. A first fixing point 124 and a second fixing point 126 set with the FBG contact portion 120 sandwiched between both ends are provided.

FBGは、光ファイバ132に形成されており、FBGが、FBG接触部120に接触するように第1固定点124と第2固定点126とで固定している。また、温度制御板150は、断熱部材114とサーモモジュール116とから構成し、実装プレート110の下面136は、ベースプレート112の上面に、滑ることが可能な状態で接している。また、ベースプレート112の下面138は、温度制御板150の上面に接して固定している。   The FBG is formed on the optical fiber 132, and the FBG is fixed at the first fixed point 124 and the second fixed point 126 so as to contact the FBG contact portion 120. The temperature control plate 150 includes a heat insulating member 114 and a thermo module 116, and the lower surface 136 of the mounting plate 110 is in contact with the upper surface of the base plate 112 in a slidable state. Further, the lower surface 138 of the base plate 112 is fixed in contact with the upper surface of the temperature control plate 150.

ベースプレート112には、温度センサを装填するための穴134を形成してある。以後の説明においては、温度センサを装填するための穴134に設置された温度センサをも、誤解が生じない範囲で、温度センサ134と表記することがある。   The base plate 112 is formed with a hole 134 for loading a temperature sensor. In the following description, the temperature sensor installed in the hole 134 for loading the temperature sensor may be referred to as the temperature sensor 134 as long as no misunderstanding occurs.

この発明の第1の実施の形態においては、FBG搭載台152は、FBG装置筐体118の基体底面154に固定して設置する。FBG装置筐体118は、FBG装置基体部118dをFBG装置筐体カバー118uで覆う構成とする。図4(A)に示すFBG装置を上面から見た概略的平面図は、FBG装置筐体カバー118uが取り除かれた状態で示してある。このような構造としたのは、第1のFBG装置を製作する工程で、FBG搭載台152等をFBG装置基体部118dに設置する作業を考慮したためである。FBG搭載台152等をFBG装置基体部118dに設置したり、FBGを光ファイバ132に第1固定点124と第2固定点126とで固定したりする工程は、FBG装置筐体カバー118uが取り外された状態でなければ実行できないからである。   In the first embodiment of the present invention, the FBG mounting base 152 is fixedly installed on the base bottom surface 154 of the FBG device casing 118. The FBG device casing 118 is configured to cover the FBG device base 118d with an FBG device casing cover 118u. A schematic plan view of the FBG device shown in FIG. 4 (A) as viewed from above is shown with the FBG device housing cover 118u removed. The reason for this structure is that the process of installing the FBG mounting base 152 and the like on the FBG device base 118d is considered in the process of manufacturing the first FBG device. The process of installing the FBG mounting base 152 or the like on the FBG device base 118d or fixing the FBG to the optical fiber 132 at the first fixing point 124 and the second fixing point 126 is performed by removing the FBG device housing cover 118u. This is because it can only be executed in the specified state.

FBG装置基体部118d及びFBG装置筐体カバー118uは、ともに表面に金メッキを施した銅材で作製する。もちろんこれらの構成素材は、銅材に限らず、アルミニューム材、真鍮材等でもかまわない。第1の実施の形態のFBG装置筐体118は箱状の形態であり、光ファイバ132の長さ方向に沿った長手方向のいずれかの側面に、サーモモジュール116への電力供給端子及び温度センサ134からの出力端子を設けてある(図示せず。)。第1のFBG装置100は、この端子を介して温度コントローラ142に接続してある。すなわち、温度コントローラ142からサーモモジュール116への電力供給のためのケーブル156と、温度センサ134から温度コントローラ142へ出力するためのケーブル158とが、上述のFBG装置筐体118の側面に設けられた端子を介して接続している。   Both the FBG device base portion 118d and the FBG device housing cover 118u are made of a copper material whose surface is plated with gold. Of course, these constituent materials are not limited to copper, but may be aluminum, brass, or the like. The FBG device casing 118 of the first embodiment has a box shape, and a power supply terminal and a temperature sensor for the thermo module 116 are provided on either side of the optical fiber 132 in the longitudinal direction. An output terminal from 134 is provided (not shown). The first FBG device 100 is connected to the temperature controller 142 via this terminal. That is, a cable 156 for supplying power from the temperature controller 142 to the thermo module 116 and a cable 158 for outputting power from the temperature sensor 134 to the temperature controller 142 are provided on the side surface of the FBG device casing 118 described above. It is connected via a terminal.

断熱部材114には、ガラスエポキシ材を採用したが、この他にもピーク材や雲母材などの熱伝導率の小さい素材を用いることもできる。また、図4(B)に示す構造に限定されることなく、断熱部材114を用いず、ベースプレート112の代わりに、熱伝導率が小さい素材で作られたビス等を用いて、架橋固定する構成としてもよい。この場合には、断熱部材114が存在した箇所は、空間となるので、いわゆる空気層断熱構造となる。   A glass epoxy material is used for the heat insulating member 114, but other materials having a low thermal conductivity such as a peak material and a mica material can also be used. In addition, the structure is not limited to the structure shown in FIG. 4 (B), and does not use the heat insulating member 114, and uses a screw or the like made of a material having low thermal conductivity instead of the base plate 112, and is configured to be bridged and fixed. It is good. In this case, since the location where the heat insulating member 114 exists becomes a space, a so-called air layer heat insulating structure is formed.

サーモモジュール116は、ペルチエ素子を用いて構成してある。したがって、過熱も冷却も、ペルチエ素子へ供給する電流の方向を変えるだけで行なえる。図4(B)では、サーモモジュール116を一つだけ配置した構成例を示しているが、FBG接触部120の寸法等を勘案して、複数箇所に設置することも可能である。これに応じて、温度コントローラ142の構造や、FBG装置筐体118の側面に設けるべき端子の数等がいろいろと変わり得るが、これらは単なる設計的事項に属し、この発明の技術的範囲を確定するために考慮されるべき内容ではない。   The thermo module 116 is configured using a Peltier element. Therefore, overheating and cooling can be performed only by changing the direction of the current supplied to the Peltier element. FIG. 4 (B) shows a configuration example in which only one thermo module 116 is arranged, but it is also possible to install it at a plurality of locations in consideration of the dimensions of the FBG contact portion 120 and the like. Depending on this, the structure of the temperature controller 142 and the number of terminals to be provided on the side surface of the FBG device housing 118 may vary, but these belong to design matters only and define the technical scope of the present invention. It is not a content that should be taken into account.

熱膨張率を最大でも1.2×10 -6 /Kであるインバー合金で実装プレート110を構成し、熱伝導率が最小でも398 W/(m・K)である銅でベースプレート112を構成することによって、第1のFBG装置100は、環境温度変化の許容範囲が24.6℃とすることができ、従来の装置と比較すると12.2℃分だけその範囲を広くできるという、良好な結果が得られた。この点につき詳細を後述する。 By configuring the mounting plate 110 with an Invar alloy having a thermal expansion coefficient of 1.2 × 10 −6 / K at the maximum, and configuring the base plate 112 with copper having a thermal conductivity of 398 W / (m · K) at a minimum. In the first FBG device 100, the allowable range of the environmental temperature change can be 24.6 ° C., and a favorable result is obtained that the range can be widened by 12.2 ° C. as compared with the conventional device. Details of this point will be described later.

実装プレート110を構成する素材としては、インバー合金に限らず、ガラスセラミックス材料等が利用できる。また、ベースプレート112も銅に限らず、アルミニューム等を利用することも可能である。いずれにしても、上述の熱膨張率及び熱伝導率の条件を満たす材料であれば、いかなる材料を選択するかは設計事項に属する。   The material constituting the mounting plate 110 is not limited to Invar alloy, and a glass ceramic material or the like can be used. Further, the base plate 112 is not limited to copper, and aluminum or the like can be used. In any case, it is a matter of design which material is selected as long as it satisfies the above conditions of thermal expansion coefficient and thermal conductivity.

実装プレート110及びベースプレート112は、ともに板状の形状であり、両者の境界面である実装プレートの下面136には、シリコングリースを塗布する。これによって、実装プレート110とベースプレート112との間では、相互に滑ることが可能でありかつ、熱的な接触性は保たれる。すなわち、シリコングリースを塗布しなければ、実装プレート110とベースプレート112との間の熱的な接触は不完全となり、この境界における熱伝導率は小さいが、実装プレート110とベースプレート112との間にシリコングリースを塗布することでこの間の熱伝導率が小さくならない。   Both the mounting plate 110 and the base plate 112 have a plate-like shape, and silicon grease is applied to the lower surface 136 of the mounting plate that is a boundary surface between them. As a result, the mounting plate 110 and the base plate 112 can slide relative to each other and maintain thermal contact. That is, if no silicone grease is applied, the thermal contact between the mounting plate 110 and the base plate 112 is incomplete, and the thermal conductivity at this boundary is small, but the silicon between the mounting plate 110 and the base plate 112 is not. Applying grease does not reduce the thermal conductivity during this period.

実装プレート110の上面110uには、光ファイバ132のFBG形成領域を実装プレート110の上面110uに熱伝導率を損なうことなく接触させるために、V字形の溝(図示せず。)を、ファイバ132がこのV字形の溝の底部に嵌まり込むように形成する。そしてこのV字形の溝にシリコングリースを充填して、光ファイバ132と実装プレート110の上面110uとがシリコングリースを介して熱的接触が完全に保たれるように図ってある。   A V-shaped groove (not shown) is provided on the upper surface 110u of the mounting plate 110 so that the FBG formation region of the optical fiber 132 contacts the upper surface 110u of the mounting plate 110 without impairing the thermal conductivity. Is formed so as to fit into the bottom of the V-shaped groove. The V-shaped groove is filled with silicon grease so that the thermal contact between the optical fiber 132 and the upper surface 110u of the mounting plate 110 is completely maintained via the silicon grease.

実装プレート110の両端部分に第1固定点124及び第2固定点126を設けるために、上述のV字形の溝に直交する方向に、それぞれ第1溝128及び第2溝130を設けてある。この第1及び第2溝128,130は、光ファイバ132を第1固定点124及び第2固定点126で固定する際に、固定剤が広い範囲に拡散しないようにして、光ファイバ132の固定点箇所を明確に画するために、設けておくことが望ましい。   In order to provide the first fixing point 124 and the second fixing point 126 at both end portions of the mounting plate 110, a first groove 128 and a second groove 130 are provided in a direction perpendicular to the V-shaped groove, respectively. The first and second grooves 128 and 130 prevent the fixing agent from diffusing over a wide range when the optical fiber 132 is fixed at the first fixing point 124 and the second fixing point 126, so that the fixing point portion of the optical fiber 132 is fixed. It is desirable to provide it so that it can be clearly defined.

光ファイバ132は、引っ張られたり弛んだりしていない状態で、上述の第1固定点124及び第2固定点126に、紫外線硬化型アクリル系接着剤(Summers Optical 社製 カタログ番号VTC-2)によって固定してある。もちろんこの接着剤に限らず、エポキシ系接着剤を用いてもよい。   The optical fiber 132 is not pulled or slackened, and is bonded to the first fixing point 124 and the second fixing point 126 by an ultraviolet curable acrylic adhesive (catalog number VTC-2 manufactured by Summers Optical). It is fixed. Of course, not only this adhesive but also an epoxy adhesive may be used.

上述のように、FBG搭載台152の第1固定点124及び第2固定点126に固定された光ファイバ132は、FBG装置筐体118に設けたスルーホール122を通して、FBG装置筐体118の外部に引き出される。光ファイバ132をスルーホール122に通す際に、光ファイバ132とスルーホール122との隙間には、封止剤を充填してある。この封止剤はシリコンゲルである。シリコンゲルは、所定の時間経過後硬化しても、柔軟性を完全には損なわれず、光ファイバ132とFBG装置筐体118とを完全に強固に固定するものではなく、FBG装置筐体118の気密性を確保することが、その役割である。   As described above, the optical fiber 132 fixed to the first fixed point 124 and the second fixed point 126 of the FBG mounting base 152 passes through the through hole 122 provided in the FBG device casing 118 and is external to the FBG device casing 118. Pulled out. When the optical fiber 132 is passed through the through hole 122, the gap between the optical fiber 132 and the through hole 122 is filled with a sealing agent. This sealant is silicon gel. Even if the silicone gel is cured after a lapse of a predetermined time, the flexibility is not completely impaired, and the optical fiber 132 and the FBG device casing 118 are not completely firmly fixed. The role is to ensure airtightness.

実装プレート110の下面136とベースプレート112の上面とが滑ることが可能な状態で接触させて、かつ実装プレート110、ベースプレート112及び温度制御板150を一体化してFBG搭載台152として構成するために、実装プレート110と温度制御板150とを、固定ねじで固定する。そのため、ベースプレート112には、実装プレート110と温度制御板150とを固定するための固定ねじを通すスルーホールを設けた。このスルーホールの直径は上記固定ねじの外形直径より十分大きく設計するのが良い。すなわち、実装プレート110とベースプレート112が熱膨張率の差で相互にすべることがあっても、このスルーホールと上記固定ねじとの隙間分のゆとりがあるために、ベースプレート112の熱膨張による伸縮が、実装プレート110へ伝えられることがない。   In order to make the lower surface 136 of the mounting plate 110 and the upper surface of the base plate 112 come into contact with each other in a slidable manner, and the mounting plate 110, the base plate 112, and the temperature control plate 150 are integrated to form an FBG mounting table 152. The mounting plate 110 and the temperature control plate 150 are fixed with fixing screws. Therefore, the base plate 112 is provided with a through hole through which a fixing screw for fixing the mounting plate 110 and the temperature control plate 150 is passed. The diameter of the through hole should be designed to be sufficiently larger than the outer diameter of the fixing screw. That is, even if the mounting plate 110 and the base plate 112 slide with each other due to the difference in thermal expansion coefficient, the base plate 112 expands or contracts due to the thermal expansion because there is a clearance for the gap between the through hole and the fixing screw. This is not transmitted to the mounting plate 110.

温度センサ134には、サーミスタを用いているが、これ以外でも熱伝対や白金熱抵抗体等を用いることもできる。また、この実施の形態においては、温度センサ134をベースプレート112に穴を穿って装填しているが、ベースプレートの側面等に密着固定することも可能である。これらの事項は、いずれも設計事項に属する。   The thermistor is used for the temperature sensor 134, but other than this, a thermocouple, a platinum thermal resistor, or the like can also be used. Further, in this embodiment, the temperature sensor 134 is loaded in the base plate 112 with a hole, but it can also be tightly fixed to the side surface or the like of the base plate. These matters all belong to the design matters.

次に、以上説明したこの発明の第1の実施の形態であるFBG装置を、符号器あるいは復号器として利用する場合について、その動作原理を説明する。第1の実施の形態であるFBG装置は、符号器としても復号器としても利用できるので、ここでは復号器として利用する場合を例に説明する。符号器として利用する場合でも、動作波長を温度制御する原理は同一である。   Next, the operation principle of the case where the FBG device according to the first embodiment of the present invention described above is used as an encoder or a decoder will be described. Since the FBG device according to the first embodiment can be used as both an encoder and a decoder, a case where the FBG device is used as a decoder will be described as an example here. Even when used as an encoder, the principle of controlling the temperature of the operating wavelength is the same.

波長モニタ146(図1の30に相当する。)は、受信部40に伝送された光パルス信号29の自己相関の度合い(アイ開口の大きさ)を計測し、波長制御部144(図1の32に相当する。)は、波長モニタ146からの出力131を受けて温度制御部148に制御信号160を供給する。波長モニタ146からの出力131は、受信部40に伝送された光パルス信号の自己相関の度合い(アイ開口の大きさ)を反映した電気信号である。波長制御部144には、図中Mで示す記憶装置に温度センサ134において計測される温度と、FBGの動作波長との関係等が記憶されており、この記憶情報に基づいて、波長モニタ146からの出力131等に基づき温度コントローラ142に送る制御信号160を算出する等の演算処理を行なう。   The wavelength monitor 146 (corresponding to 30 in FIG. 1) measures the degree of autocorrelation (the size of the eye opening) of the optical pulse signal 29 transmitted to the receiver 40, and the wavelength controller 144 (in FIG. 1). Corresponds to 32.) receives the output 131 from the wavelength monitor 146 and supplies a control signal 160 to the temperature control unit 148. An output 131 from the wavelength monitor 146 is an electrical signal reflecting the degree of autocorrelation (the size of the eye opening) of the optical pulse signal transmitted to the receiving unit 40. In the wavelength control unit 144, the relationship between the temperature measured by the temperature sensor 134 and the operating wavelength of the FBG is stored in the storage device indicated by M in the figure. Based on this stored information, the wavelength monitor 146 Based on the output 131 and the like, arithmetic processing such as calculating a control signal 160 to be sent to the temperature controller 142 is performed.

温度コントローラ142においては、上記の制御信号160及び温度センサ134からの温度に関する信号158とに基づいて、サーモモジュール116(図1では66に相当する。)に温度制御信号156を与える。こうして、温度センサ134で計測される温度と、温度コントローラ142から指示された設定温度とが等しくなるように、FBG接触部120がサーモモジュール116によって、ベースプレート112を介して加熱されたり冷却されたりする。   In the temperature controller 142, a temperature control signal 156 is given to the thermo module 116 (corresponding to 66 in FIG. 1) based on the control signal 160 and the temperature-related signal 158 from the temperature sensor 134. In this way, the FBG contact portion 120 is heated or cooled via the base plate 112 by the thermo module 116 so that the temperature measured by the temperature sensor 134 is equal to the set temperature instructed from the temperature controller 142. .

ここで、サーモモジュール116によって、ベースプレート112が加熱あるいは冷却され、このベースプレート112と熱的に接触している実装プレート110の下面136を介して実装プレート110が加熱あるいは冷却される。ベースプレート112と実装プレート110とは機械的に強固に固定されているのではなく、シリコングリースを介して接触しているので、サーモモジュール116による加熱あるいは冷却によって発生するベースプレート112の伸縮は、実装プレート110には伝達されない。また、実装プレート110は、低熱膨張率素材で構成されているために、実装プレート110自体はほとんど伸縮しない。光ファイバ132に作りつけられているFBGが、実装プレート110の両端に設定された第1及び第2固定点124及び126に固定されているため、実装プレート110の温度変化にともなって、光ファイバ132がFBG接触部120に接している部分の温度が変化する。   Here, the base plate 112 is heated or cooled by the thermo module 116, and the mounting plate 110 is heated or cooled via the lower surface 136 of the mounting plate 110 that is in thermal contact with the base plate 112. Since the base plate 112 and the mounting plate 110 are not mechanically firmly fixed, but are in contact with each other through silicon grease, the expansion and contraction of the base plate 112 caused by heating or cooling by the thermo module 116 is the mounting plate. 110 is not transmitted. Further, since the mounting plate 110 is made of a low thermal expansion coefficient material, the mounting plate 110 itself hardly expands or contracts. Since the FBG built in the optical fiber 132 is fixed to the first and second fixing points 124 and 126 set at both ends of the mounting plate 110, the optical fiber is changed along with the temperature change of the mounting plate 110. The temperature of the portion where 132 is in contact with the FBG contact portion 120 changes.

第1のFBG装置100を取り巻く周囲の環境温度が変化した場合には、環境温度の変化にともなってFBG装置筐体118が伸縮するが、FBG装置筐体118に設けられたスルーホール122と光ファイバ132との隙間に充填された封止剤の柔軟性によって、FBG装置筐体118の伸縮がこの封止剤に吸収され、光ファイバ132には伝わらない。これによって、FBG装置筐体118の伸縮が第1及び第2固定点124及び126に固定された光ファイバ132には応力が働かず、光ファイバ132に作りつけられているFBGは、その応力に起因する動作波長変動は発生しない。   When the ambient temperature surrounding the first FBG device 100 changes, the FBG device casing 118 expands and contracts as the environmental temperature changes, but the through hole 122 provided in the FBG device casing 118 and the light Due to the flexibility of the sealant filled in the gap with the fiber 132, the expansion / contraction of the FBG device casing 118 is absorbed by this sealant and is not transmitted to the optical fiber 132. As a result, no stress is applied to the optical fiber 132 in which the expansion and contraction of the FBG device housing 118 is fixed to the first and second fixing points 124 and 126, and the FBG built in the optical fiber 132 is not affected by the stress. The operating wavelength fluctuation caused by this does not occur.

FBGは、応力が働くことで伸縮し、そのことによってその実効屈折率の周期構造の周期が変化するために、その動作波長が変化する。その一方で、FBGは応力が働くことがなくとも、その温度が変化することによっても、その動作波長が変化する。   The FBG expands and contracts due to the stress, and the operating wavelength changes because the period of the periodic structure of the effective refractive index changes accordingly. On the other hand, the operating wavelength of the FBG changes even when the stress does not work and the temperature changes.

温度変化にともなう動作波長λの変動量Δλは次式(1)によって与えられることが知られている(例えば、Andreas Othonos and Kyriacos Kalli著:Fiber Bragg Gratings 参照)。   It is known that the amount of change Δλ of the operating wavelength λ accompanying the temperature change is given by the following equation (1) (for example, see Andreas Othonos and Kyriacos Kalli: Fiber Bragg Gratings).

Δλ=λ・ΔT[(1/Λ)(dΛ/dT)+(1/neff)(dneff/dT)] (1)
ここで、ΔTは温度変化量、Λは光ファイバの実効屈折率の周期構造の周期、dΛ/dTは光ファイバ132の熱膨張係数、neffは光ファイバの実効屈折率を示す。動作波長の変動量Δλは、温度が上昇するとプラスの値をとり、動作波長は長波長側に移動する。一方、温度が下降すればこの逆となる。
Δλ = λ ・ ΔT [(1 / Λ) (dΛ / dT) + (1 / n eff ) (dn eff / dT)] (1)
Here, ΔT is the amount of temperature change, Λ is the period of the periodic structure of the effective refractive index of the optical fiber, dΛ / dT is the thermal expansion coefficient of the optical fiber 132, and n eff is the effective refractive index of the optical fiber. The fluctuation amount Δλ of the operating wavelength takes a positive value when the temperature rises, and the operating wavelength moves to the long wavelength side. On the other hand, if the temperature falls, the opposite is true.

例えば、動作波長λが1550 nm、FBGの実効屈折率周期Λが535.6 nm、光ファイバ132の熱膨張係数が5.5×10-7、FBGの実効屈折率が1.445、FBGの実効屈折率の変化率(dneff/dT)が8.6×10-6であって、環境温度を25℃から45℃に変化させた場合、動作波長の変動量Δλは、式(1)から0.185 nmであり、動作波長λは、1550.185 nmとなる。 For example, the operating wavelength λ is 1550 nm, the effective refractive index period Λ of FBG is 535.6 nm, the thermal expansion coefficient of optical fiber 132 is 5.5 × 10 -7 , the effective refractive index of FBG is 1.445, and the rate of change of the effective refractive index of FBG When (dn eff / dT) is 8.6 × 10 −6 and the ambient temperature is changed from 25 ° C to 45 ° C, the operating wavelength variation Δλ is 0.185 nm from the equation (1). λ is 1550.185 nm.

図5を参照して、この発明の第1のFBG装置の温度制御特性を説明する。図5では、横軸に温度コントローラの設定温度(℃)をとり、縦軸に第1のFBG装置の、ブラッグ反射波長である、動作波長の変動量Δλ(pm)をとり、測定値を▲で示してある。これらの観測値を、温度コントローラの設定温度(℃)をx、動作波長の変動量Δλ(pm)をyとして、1次関数で近似すると、
y=10.7x-266.7 (2)
となり、温度コントローラの設定温度1℃当りの動作波長の変動量Δλ(pm)は、10.7 pmであることが分かる。
With reference to FIG. 5, the temperature control characteristics of the first FBG device of the present invention will be described. In FIG. 5, the horizontal axis represents the set temperature (° C) of the temperature controller, and the vertical axis represents the fluctuation amount Δλ (pm) of the operating wavelength, which is the Bragg reflection wavelength of the first FBG device. It is shown by. Approximating these observation values with a linear function, where x is the set temperature (° C) of the temperature controller and y is the amount of change in operating wavelength Δλ (pm),
y = 10.7x-266.7 (2)
Thus, it can be seen that the fluctuation amount Δλ (pm) of the operating wavelength per 1 ° C. set temperature of the temperature controller is 10.7 pm.

また、動作波長は、15℃から45℃において、300 pmの範囲で調整することができ、例えば、OCDMの送信側に設置される搬送波を生成する光源の波長の揺らぎにも十分に対応できる。第1のFBG装置は、0.1℃単位で温度の設定が可能である温度コントローラを採用しているので、動作波長の最小調整量は、1 pmである。   Further, the operating wavelength can be adjusted in the range of 300 pm from 15 ° C. to 45 ° C., and can sufficiently cope with, for example, fluctuations in the wavelength of the light source that generates the carrier wave installed on the transmission side of the OCDM. Since the first FBG device employs a temperature controller that can set the temperature in units of 0.1 ° C., the minimum adjustment amount of the operating wavelength is 1 pm.

図6を参照して、この発明の第1のFBG装置の動作波長の、周囲の環境温度変動依存性を説明する。図6では、第1のFBG装置の温度コントローラの設定温度を45℃とし、動作波長が環境温度の変化により受ける影響を調べた結果を示している。横軸に環境温度(℃)をとり、縦軸に第1のFBG装置の、ブラッグ反射波長である、動作波長の変動量Δλ(pm)をとり、測定値を▲で示してある。これらの観測値を、温度コントローラの設定温度(℃)をx、動作波長の変動量Δλ(pm)をyとして、1次関数で近似すると、
y=0.61x-13.00 (3)
となり、周囲温度1℃当りの動作波長の変動量Δλ(pm)は、0.61 pmであることが分かる。
With reference to FIG. 6, the ambient temperature fluctuation dependency of the operating wavelength of the first FBG device of the present invention will be described. FIG. 6 shows the result of investigating the influence of the operating wavelength on the change in environmental temperature when the set temperature of the temperature controller of the first FBG device is 45 ° C. The horizontal axis represents the environmental temperature (° C.), the vertical axis represents the fluctuation amount Δλ (pm) of the operating wavelength, which is the Bragg reflection wavelength, of the first FBG device, and the measured value is indicated by ▲. Approximating these observation values with a linear function, where x is the set temperature (° C) of the temperature controller and y is the amount of change in operating wavelength Δλ (pm),
y = 0.61x-13.00 (3)
Thus, it can be seen that the fluctuation amount Δλ (pm) of the operating wavelength per 1 ° C. of the ambient temperature is 0.61 pm.

また、動作波長は、環境温度-20℃から60℃において、動作波長Δλの変動率は、0.61 pmであり、この0.61 pmという値は、第1のFBG装置を符号器あるいは復号器として利用する場合には、大きすぎる値である。しかしながら、環境温度による波長変動は、時間的には非常に長い、ゆったりとした変動であるので、上述した、波長制御部による温度コントローラを介しての温度制御によって十分に調整可能な範囲である。   The operating wavelength is from -20 ° C. to 60 ° C., and the variation rate of the operating wavelength Δλ is 0.61 pm. This value of 0.61 pm uses the first FBG device as an encoder or decoder. In some cases, the value is too large. However, since the wavelength fluctuation due to the environmental temperature is a long and slow fluctuation, it is in a range that can be sufficiently adjusted by the above-described temperature control by the wavelength controller via the temperature controller.

以上説明したように、第1のFBG装置によれば、動作波長調整幅200 pm以上で任意の動作波長へ波長を変更でき、しかも1 pmの精度でこれを行なうことができるので、第1のFBG装置は、OCDMの符号器あるいは復号器として十分に利用できる性能を有しているといえる。   As described above, according to the first FBG device, the wavelength can be changed to an arbitrary operating wavelength with an operating wavelength adjustment width of 200 pm or more, and this can be performed with an accuracy of 1 pm. It can be said that the FBG device has sufficient performance as an OCDM encoder or decoder.

<第2の実施の形態>
図7(A)及び(B)を参照して、この発明の第2のFBG装置の構成を説明する。図7(A)は、第2のFBG装置を上面から見た概略的平面図であり、図7(B)は、第2のFBG装置の側面から見た概略的断面図である。
<Second Embodiment>
With reference to FIGS. 7A and 7B, the configuration of the second FBG apparatus of the present invention will be described. FIG. 7A is a schematic plan view of the second FBG device as viewed from above, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view as viewed from the side of the second FBG device.

FBG装置200は、ガイドプレート222と温度制御板250が積層されて構成されるFBG搭載台252と、実装プレート210上面に設定されたFBG接触部220と、第1固定点224と第2固定点226とを具える。   The FBG device 200 includes an FBG mounting base 252 configured by laminating a guide plate 222 and a temperature control plate 250, an FBG contact portion 220 set on the upper surface of the mounting plate 210, a first fixing point 224, and a second fixing point. With 226.

ガイドプレート222は、一体として形成してもよいが、この第2のFBG装置200では、実装プレート210とベースプレート212とを積層して構成した。第2のFBG装置200では、後述するように、第1固定点224と第2固定点226とを、ガイドプレート222の両端ではなく、このガイドプレート222とは別の箇所に設ける第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230に設ける構成としているので、ガイドプレート222の熱膨張の効果が光ファイバ132に伝達されない。したがって、ガイドプレート222は、一体として形成してもよいのであるが、この第2のFBG装置では、FBG接触部220と光ファイバ132とを介するシリコングリースの粘性により、多少でもガイドプレート222の熱膨張の効果が光ファイバ132に伝達される効果を防ぐ目的で、第1の1FBG装置と同様に、実装プレート210とベースプレート212とを積層して構成している。   The guide plate 222 may be integrally formed, but in the second FBG device 200, the mounting plate 210 and the base plate 212 are laminated. In the second FBG device 200, as will be described later, the first fixed point 224 and the second fixed point 226 are provided not at both ends of the guide plate 222 but at a location different from the guide plate 222. Since the support 228 and the second fixed point support 230 are provided, the thermal expansion effect of the guide plate 222 is not transmitted to the optical fiber 132. Therefore, the guide plate 222 may be integrally formed. However, in this second FBG device, the heat of the guide plate 222 is somewhat due to the viscosity of the silicon grease via the FBG contact portion 220 and the optical fiber 132. In order to prevent the effect of expansion from being transmitted to the optical fiber 132, the mounting plate 210 and the base plate 212 are laminated as in the first 1FBG device.

第2のFBG装置の特徴は、第1固定点224及び第2固定点226を、第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230のそれぞれの先端に設けた点である。そして、第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230は、連結部を介して支持台260の両端に連結する構成とした点である。第2のFBG装置では、支持台260はFBG装置基体部218dの底面とし、連結部は、FBG装置基体部218dの側面として構成した。以後、混乱が生じない範囲で、FBG装置基体部218dの底面で構成される支持台を支持台260、FBG装置基体部218dの側面で構成される連結部を連結部218dと表記する。   The feature of the second FBG device is that a first fixed point 224 and a second fixed point 226 are provided at the tips of the first fixed point support 228 and the second fixed point support 230, respectively. The first fixed point support 228 and the second fixed point support 230 are configured to be connected to both ends of the support base 260 via a connecting portion. In the second FBG device, the support base 260 is configured as the bottom surface of the FBG device base portion 218d, and the connecting portion is configured as a side surface of the FBG device base portion 218d. Hereinafter, within a range that does not cause confusion, a support base constituted by the bottom surface of the FBG device base portion 218d is referred to as a support base 260, and a connection portion constituted by the side surfaces of the FBG device base portion 218d is referred to as a connection portion 218d.

もちろん、第2のFBG装置では、上述のような構成に限らず、支持台及び連結部をFBG装置筐体218の一部の構成部分を利用せずに独立に構成し、支持台をFBG装置筐体218のFBG装置基体部218dの底面に固定する構成としても良い。   Of course, the second FBG device is not limited to the above-described configuration, and the support base and the connecting portion are configured independently without using some components of the FBG device housing 218, and the support base is configured as the FBG device. It is good also as a structure fixed to the bottom face of the FBG apparatus base | substrate part 218d of the housing | casing 218. FIG.

図7(B)に示すように、第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230は、それぞれ連結部218dと直角の方向に固定し、連結部218dは、支持台260と直角の方向に固定する。その結果、第1固定点支持体228が、熱膨張することでその先端に設けられた第1固定点224が変位する方向(ベクトルQで示した。)と、支持台260が熱膨張する方向(ベクトルP及びベクトルP'とで示した。)と、が互いに平行になる関係に、連結部218dを介して支持台260に固定することができる。また、第2固定点支持体230も、熱膨張することでその先端に設けられた第2固定点226が変位する方向(ベクトルQ'で示した。)と、支持台260が熱膨張する方向(ベクトルP及びベクトルP'とで示した。)と、が互いに平行になる関係に、連結部218dを介して支持台260に固定することができる。   As shown in FIG. 7 (B), the first fixed point support 228 and the second fixed point support 230 are fixed in a direction perpendicular to the connecting portion 218d, and the connecting portion 218d is perpendicular to the support base 260. Fix in direction. As a result, the first fixed point support 228 is thermally expanded to displace the first fixed point 224 provided at the tip thereof (indicated by a vector Q) and the support base 260 is thermally expanded. (Indicated by the vector P and the vector P ′) can be fixed to the support base 260 via the connecting portion 218d in a relationship of being parallel to each other. In addition, the second fixed point support 230 is also thermally expanded, so that the second fixed point 226 provided at the tip thereof is displaced (indicated by a vector Q ′) and the support base 260 is thermally expanded. (Indicated by the vector P and the vector P ′) can be fixed to the support base 260 via the connecting portion 218d in a relationship of being parallel to each other.

上述の構成とすることで、第2のFBGの環境温度が上昇した場合を考えると、ベクトルPとベクトルQとは互いに反対方向を向いており、また、ベクトルP'とベクトルQ'とも互いに反対方向を向いているので、支持台260の伸びを、第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230の伸びによって、ほぼ相殺される結果と成り、第1固定点224と第2固定点226との間隔はほとんど変化しない。また、第2のFBGの環境温度が下降した場合も、上記ベクトルP、P'、Q及びQ'の向きが逆となるだけで、上述した事情は同様であり、第1固定点224と第2固定点226との間隔はほとんど変化しない。   Considering the case where the environmental temperature of the second FBG is increased by adopting the above-described configuration, the vector P and the vector Q are opposite to each other, and the vector P ′ and the vector Q ′ are also opposite to each other. Since the direction is directed, the extension of the support base 260 is almost offset by the extension of the first fixed point support 228 and the second fixed point support 230, and the first fixed point 224 and the second fixed point The distance from the point 226 hardly changes. Further, when the environmental temperature of the second FBG falls, the above-described circumstances are the same except that the directions of the vectors P, P ′, Q, and Q ′ are reversed, and the first fixed point 224 and the first 2 The distance from the fixed point 226 hardly changes.

上述した支持台260の伸びを、第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230の伸びによって、完全に相殺するためには、以下に説明する関係を満たす材料及び寸法で、支持台260、第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230を構成すればよい。   In order to completely cancel out the elongation of the support base 260 described above by the extension of the first fixed point support body 228 and the second fixed point support body 230, the support base is made of materials and dimensions that satisfy the relationship described below. 260, the first fixed point support 228 and the second fixed point support 230 may be configured.

第1固定点支持体228が連結部218dに固定された一端から第1固定点224までの距離をl1、第2固定点支持体230が連結部218dに固定された一端から第2固定点226までの距離をl2とし、支持台260の長さをLとする。また、支持台260を構成する素材の熱膨張率をα、第1及び第2固定点支持体228、230を構成する素材の熱膨張率を、それぞれβ1及びβ2とする。 The distance from one end where the first fixed point support 228 is fixed to the connecting portion 218d to the first fixing point 224 is l 1 , and the second fixed point support 230 is fixed from the one end where the second fixing point support 230 is fixed to the connecting portion 218d. The distance to 226 is l 2 and the length of the support 260 is L. Further, the coefficient of thermal expansion of the material constituting the support base 260 is α, and the coefficient of thermal expansion of the material constituting the first and second fixed point supports 228 and 230 is β 1 and β 2 , respectively.

ベクトルP及びベクトルP’の大きさの和は、環境温度の上昇又は下降量をtとすれば、Lαtで与えられる。一方、ベクトルQの大きさはl1β1 tであり、ベクトルQ'の大きさはl2β2 tであるので、環境温度の上昇又は下降量をtとすれば、ベクトルQ及びベクトルQ'の大きさの和は、l1β1 t+ l2β2 tで与えられる。 The sum of the magnitudes of the vector P and the vector P ′ is given by Lαt, where t is the amount of increase or decrease in the environmental temperature. On the other hand, since the magnitude of the vector Q is l 1 β 1 t and the magnitude of the vector Q ′ is l 2 β 2 t, the vector Q and the vector Q are given by assuming that the increase or decrease in the environmental temperature is t. The sum of 'is given by l 1 β 1 t + l 2 β 2 t.

すなわち、環境温度の上昇又は下降量がtである場合、第1固定点224と第2固定点226との間隔の変化量ΔLは次式(4)で与えられる。   That is, when the increase or decrease amount of the environmental temperature is t, the change amount ΔL of the interval between the first fixed point 224 and the second fixed point 226 is given by the following equation (4).

ΔL=|Lαt-(l1β1 t+ l2β2 t)|=|[Lα-(l1β1 + l2β2)]t| (4)
ΔLが、環境温度の上昇又は下降量tに依存しない、すなわち、環境温度が上昇しても下降しても第1固定点224と第2固定点226との間隔が不変であるためには、
Lα-(l1β1 + l2β2)=0 (5)
であればよいことになり、結局、(l1β1+l2β2)=Lα、で与えられる関係に設定すればよいことが分かる。
ΔL = | Lαt- (l 1 β 1 t + l 2 β 2 t) | = | [Lα- (l 1 β 1 + l 2 β 2 )] t | (4)
ΔL does not depend on the increase or decrease amount t of the environmental temperature, that is, the interval between the first fixed point 224 and the second fixed point 226 is unchanged even if the environmental temperature increases or decreases.
Lα- (l 1 β 1 + l 2 β 2 ) = 0 (5)
In other words, it can be understood that the relationship given by (l 1 β 1 + l 2 β 2 ) = Lα may be set.

第2のFBG装置では、第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230を同一の素材でかつその長さを同じに設定、すなわち、l1=l2=l及びβ1=β2=βと設定し、Lα=(2l)β、すなわち、L/(2l)=β/αを近似的に満足するように設定する。具体的には、支持台260は金メッキを施した銅で作製しその長さLを70mmとする。また、第1固定点支持体228及び第2固定点支持体230は、亜鉛で作製しその長さlを9.1mmとする。因みに、飯田・大野他共編による「新版物理定数表」によれば、α=16.7×10-6/K、β=64.3×10-6/K、であるから、L/(2l)=70/(2×9.1)=3.846及びβ/α=(64.3×10-6)/(16.7×10-6)=3.850となり、L/(2l)=β/αがほぼ満たされていることが分かる。 In the second FBG device, the first fixed point support 228 and the second fixed point support 230 are made of the same material and have the same length, that is, l 1 = l 2 = l and β 1 = β 2 = β is set so that Lα = (2l) β, that is, L / (2l) = β / α is approximately satisfied. Specifically, the support 260 is made of gold-plated copper and its length L is 70 mm. The first fixed point support 228 and the second fixed point support 230 are made of zinc and have a length l of 9.1 mm. Incidentally, according to "New Edition physical constants table" by Iida Ohno other eds, α = 16.7 × 10 -6 /K,β=64.3×10 -6 / K, a since, L / (2l) = 70 / (2 × 9.1) = 3.846 and β / α = (64.3 × 10 −6 ) / (16.7 × 10 −6 ) = 3.850, and it can be seen that L / (2l) = β / α is almost satisfied.

FBGは、光ファイバ132に形成されており、FBGが、FBG接触部220に接触するように第1固定点224と第2固定点226とで固定されている。また、温度制御板250は、断熱部材214とサーモモジュール216とから構成し、実装プレート210の下面236は、ベースプレート212の上面に、滑ることが可能な状態で接している。また、ベースプレート212の下面238は、温度制御板250の上面に接して固定した。ベースプレート212には、温度センサを装填するための穴234が形成されている。   The FBG is formed in the optical fiber 132, and the FBG is fixed at the first fixed point 224 and the second fixed point 226 so as to contact the FBG contact portion 220. The temperature control plate 250 includes a heat insulating member 214 and a thermo module 216, and the lower surface 236 of the mounting plate 210 is in contact with the upper surface of the base plate 212 in a slidable state. Further, the lower surface 238 of the base plate 212 was fixed in contact with the upper surface of the temperature control plate 250. The base plate 212 has a hole 234 for loading a temperature sensor.

この発明の第2の実施の形態においては、FBG搭載台252は、FBG装置筐体218の基体底面である支持台260に固定して設置されている。FBG装置筐体218は、FBG装置基体部218dをFBG装置筐体カバー218uで覆っている。図7(A)に示すFBG装置を上面から見た概略的平面図は、FBG装置筐体カバー218uが取り除かれた状態で示してある。このような構造としたのは、第1のFBG装置の場合と同様である。   In the second embodiment of the present invention, the FBG mounting base 252 is fixedly installed on the support base 260 which is the bottom surface of the base of the FBG apparatus casing 218. The FBG device casing 218 covers the FBG device base 218d with an FBG device casing cover 218u. A schematic plan view of the FBG device shown in FIG. 7A viewed from the top is shown with the FBG device housing cover 218u removed. This structure is the same as in the case of the first FBG device.

また、第2のFBG装置を構成する素材、また、動作波長を制御するための温度制御部の構成等は、第1のFBG装置の場合と同様であるので、その説明を省略する。   In addition, since the material constituting the second FBG device, the configuration of the temperature control unit for controlling the operating wavelength, and the like are the same as those of the first FBG device, the description thereof is omitted.

図8を参照して、この発明の第2のFBG装置の温度制御特性を説明する。図8では、横軸に温度コントローラの設定温度(℃)をとり、縦軸に第2のFBG装置の、ブラッグ反射波長である、動作波長の変動量Δλ(pm)をとり、測定値を▲で示してある。これらの観測値を、温度コントローラの設定温度(℃)をx、動作波長の変動量Δλ(pm)をyとして、1次関数で近似すると、
y=10.7x-266.7 (6)
となり、温度コントローラの設定温度1℃当りの動作波長の変動量Δλ(pm)は、10.7 pmであることが分かる。
With reference to FIG. 8, the temperature control characteristic of the second FBG device of the present invention will be described. In FIG. 8, the horizontal axis represents the set temperature (° C) of the temperature controller, and the vertical axis represents the amount of fluctuation Δλ (pm) of the operating wavelength, which is the Bragg reflection wavelength, of the second FBG device. It is shown by. Approximating these observation values with a linear function, where x is the set temperature (° C) of the temperature controller and y is the amount of change in operating wavelength Δλ (pm),
y = 10.7x-266.7 (6)
Thus, it can be seen that the fluctuation amount Δλ (pm) of the operating wavelength per 1 ° C. set temperature of the temperature controller is 10.7 pm.

また、動作波長は、15℃から45℃において、300 pmの範囲で調整することができ、例えば、OCDMの送信側に設置される搬送波を生成する光源の波長の揺らぎにも十分に対応できる。第1のFBG装置は、0.1℃単位で温度の設定が可能である温度コントローラを採用したので、動作波長の最小調整量は、1 pmである。   Further, the operating wavelength can be adjusted in the range of 300 pm from 15 ° C. to 45 ° C., and can sufficiently cope with, for example, fluctuations in the wavelength of the light source that generates the carrier wave installed on the transmission side of the OCDM. Since the first FBG device employs a temperature controller that can set the temperature in units of 0.1 ° C., the minimum adjustment amount of the operating wavelength is 1 pm.

図9を参照して、この発明の第2のFBG装置の動作波長の、周囲の環境温度変動依存性を説明する。図9では、第2のFBG装置の温度コントローラの設定温度を45℃とし、動作波長が環境温度の変化により受ける影響を調べた結果を示している。横軸に環境温度(℃)をとり、縦軸に第2のFBG装置の、ブラッグ反射波長である、動作波長の変動量Δλ(pm)をとり、測定値を▲で示してある。これらの観測値を、温度コントローラの設定温度(℃)をx、動作波長の変動量Δλ(pm)をyとして、1次関数で近似すると、
y=0.0419x+1.8199 (7)
となり、周囲温度1℃当りの動作波長の変動量Δλ(pm)は、0.0419 pmであることが分かる。
With reference to FIG. 9, the ambient temperature fluctuation dependence of the operating wavelength of the second FBG device of the present invention will be described. FIG. 9 shows the result of investigating the influence of the operating wavelength on the change in environmental temperature when the set temperature of the temperature controller of the second FBG device is 45 ° C. The horizontal axis represents the ambient temperature (° C.), the vertical axis represents the amount of fluctuation Δλ (pm) of the operating wavelength, which is the Bragg reflection wavelength, of the second FBG device, and the measured values are indicated by ▲. Approximating these observation values with a linear function, where x is the set temperature (° C) of the temperature controller and y is the amount of change in operating wavelength Δλ (pm),
y = 0.0419x + 1.8199 (7)
Thus, it can be seen that the fluctuation amount Δλ (pm) of the operating wavelength per 1 ° C. of the ambient temperature is 0.0419 pm.

また、動作波長は、環境温度-20℃から60℃において、動作波長Δλの変動率は、0.0419 pmであり、この0.0419 pmという値は、第2のFBG装置を符号器あるいは復号器として利用する場合には、後述するように、十分小さい値である。   The operating wavelength is from -20 ° C. to 60 ° C., and the variation rate of the operating wavelength Δλ is 0.0419 pm. This value of 0.0419 pm uses the second FBG device as an encoder or decoder. In this case, the value is sufficiently small as will be described later.

以上説明したように、第2のFBG装置によれば、動作波長調整幅200 pm以上で任意の動作波長へ波長を変更でき、しかも1 pmの精度でこれを行なうことができるので、第2のFBG装置は、OCDMの符号器あるいは復号器として十分に利用できる性能を有しているといえる。   As described above, according to the second FBG device, the wavelength can be changed to an arbitrary operating wavelength with an operating wavelength adjustment width of 200 pm or more, and this can be performed with an accuracy of 1 pm. It can be said that the FBG device has sufficient performance as an OCDM encoder or decoder.

<SSFBG>
FBGとしてこのFBG装置を構成するSSFBGの構造を、図2を参照して詳しく説明する。SSFBGは、光ファイバ6にSSFBG形成部8が作りつけられた構造を有する。図2は、15ビットのM系列の符号列を用いて作製された符号器あるいは復号器を構成するためのSSFBGの構成を概略的に示した図である。
<SSFBG>
The structure of SSFBG that constitutes this FBG device as FBG will be described in detail with reference to FIG. The SSFBG has a structure in which the SSFBG forming portion 8 is built in the optical fiber 6. FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an SSFBG for configuring an encoder or a decoder produced using a 15-bit M-sequence code string.

図2において、SSFBG形成部8を形成している部分は、AないしPで示す構成単位を、一本の光ファイバに直列に配して構成される。AないしPで示す構成単位は、その全ての長さが等しく、かつ同一の実効屈折率周期構造を有する(同一のブラッグ反射波長を有する)FBG(単位FBG)である。すなわち、AないしPで示す単位FBGは全て長さが等しく、かつブラッグ反射波長が等しい。このブラッグ反射波長は、光搬送波(光パルス信号を構成する光)の波長λと等しく設定される。   In FIG. 2, the portion forming the SSFBG forming portion 8 is configured by arranging the constituent units indicated by A to P in series on one optical fiber. The structural units indicated by A to P are FBGs (units FBG) having all the same length and the same effective refractive index periodic structure (having the same Bragg reflection wavelength). That is, all the unit FBGs indicated by A to P have the same length and the same Bragg reflection wavelength. The Bragg reflection wavelength is set equal to the wavelength λ of the optical carrier wave (light constituting the optical pulse signal).

SSFBG形成部8は、単位FBGを複数個直列に接続して構成されるが、隣接する単位FBG同士を密着させて配置するか、あるいは隣接する単位FBG同士を、光搬送波の位相π/2に相当する間隔を空けて配置する。ここで、位相π/2に相当する間隔とは、光搬送波の波長をλとしたとき、λ/4に相当する間隔である。   The SSFBG forming unit 8 is configured by connecting a plurality of unit FBGs in series, but the adjacent unit FBGs are arranged in close contact with each other, or the adjacent unit FBGs are set to the phase π / 2 of the optical carrier wave. Arrange them at a corresponding interval. Here, the interval corresponding to the phase π / 2 is an interval corresponding to λ / 4, where λ is the wavelength of the optical carrier wave.

このように、隣接する単位FBG同士を密着させて配置した部分と、隣接する単位FBG同士を位相π/2に相当する間隔を空けて配置した部分とを含んで構成されるFBGがSSFBGである。どの位置に位相π/2に相当する間隔を設けて、単位FBG同士を配列するかが符号化の内容である。   Thus, the SBGG is an FBG configured to include a portion in which adjacent unit FBGs are arranged in close contact with each other and a portion in which adjacent unit FBGs are arranged with an interval corresponding to phase π / 2. . The content of the encoding is that at which positions the units FBG are arranged with an interval corresponding to the phase π / 2.

単位FBGが隙間なく配列されていれば、単位FBGのブラッグ反射波長の光が反射される。すなわち、その反射スペクトルは一つの極大値λを持ち、この極大値に対称な釣鐘型の形状となり、その時間波形も一つの極大を持つパルス波形となる。一方、隣接する単位FBG同士の間隔の所々に位相π/2に相当する間隔を空けて配置すると、このような構造SSFBGからの反射波の時間波形は、上述の一つの極大を持つ波形とは異なる複雑な構造を持ったものとなる。   If the unit FBGs are arranged without a gap, light having a Bragg reflection wavelength of the unit FBG is reflected. That is, the reflection spectrum has one maximum value λ, has a bell shape symmetrical to the maximum value, and the time waveform also becomes a pulse waveform having one maximum. On the other hand, if the intervals corresponding to the phase π / 2 are arranged at intervals between the adjacent unit FBGs, the time waveform of the reflected wave from such a structure SSFBG is the waveform having the above one maximum. It has a different and complex structure.

したがって、図2に示すように隣接する単位FBG同士を密着させて配置されている箇所と位相π/2に相当する間隔を空けて配置されている箇所を一定の規則にしたがって配置してSSFBGを構成すれば、SSFBGは、この規則に対応する時間軸上で固有の反射特性を持つ反射器となる。   Therefore, as shown in FIG. 2, the SFBBG is arranged by arranging a place where the adjacent unit FBGs are placed in close contact with each other and a place where an interval corresponding to the phase π / 2 is spaced according to a certain rule. If configured, the SSFBG becomes a reflector having unique reflection characteristics on the time axis corresponding to this rule.

この反射器に光パルスを入射させれば、上述の規則に対応した固有の反射特性を持つSSFBGの実効屈折率周期構造に起因する変調を受ける。このようにSSFBGによって入射光パルスの形状を変調することを、符号化と呼ぶ。光パルスが時間軸上で等間隔に並ぶ光パルス列を電気パルス信号で変調して得られる光パルス信号を、上述の光パルス同様にSSFBGに入射させれば、上述の規則に従った固有の反射特性を持つSSFBGの実効屈折率周期構造に起因する変調を受ける。すなわち、光パルス信号が符号化される。   When a light pulse is incident on this reflector, it undergoes modulation resulting from the effective refractive index periodic structure of SSFBG having the inherent reflection characteristics corresponding to the above-mentioned rules. This modulation of the shape of the incident light pulse by SSFBG is called encoding. If an optical pulse signal obtained by modulating an optical pulse train with optical pulses arranged at equal intervals on the time axis with an electric pulse signal is incident on the SSFBG in the same manner as the optical pulse described above, the intrinsic reflection according to the rules described above is applied. It undergoes modulation due to the effective refractive index periodic structure of SSFBG with characteristics. That is, the optical pulse signal is encoded.

上述のように符号化された光パルス信号を、符号化したときと同一の実効屈折率周期構造を有するSSFBGに、符号化するときにSSFBGに入出射させた方向とは逆の方向から入出射させれば、符号化される前の光パルス信号が再現される。すなわち、符号化するときには光パルス信号を、図2に示すSSFBGのAで示す単位FBGが配置されている側から入出射させて符号化したのであれば、符号化されている光パルス信号を、図2に示すSSFBGのPで示す単位FBGが配置されている側から入出射させれば復号化することができる。   The optical pulse signal encoded as described above is input to and output from the direction opposite to the direction that enters and exits the SSFBG into the SSFBG having the same effective refractive index periodic structure as when encoded. By doing so, the optical pulse signal before encoding is reproduced. That is, when encoding, if the optical pulse signal is encoded by entering and exiting from the side where the unit FBG indicated by A of SSFBG shown in FIG. 2 is arranged, the encoded optical pulse signal is Decoding can be performed by entering and exiting from the side where the unit FBG indicated by P of SSFBG shown in FIG. 2 is arranged.

図10を参照して、符号器と復号器の動作波長がずれた場合の復号化された光パルス信号が受ける効果を説明する。図10は、復号化された光パルス信号の形状を表しており、横軸は時間軸、縦軸は光パルスの強度を、それぞれ任意スケールで目盛ってある。ここでは、説明を簡潔にするために、一定の時間間隔で規則正しく光パルスが並んだ光パルス列を光パルス信号として、擬似的にOCDM伝送実験を行なった。したがって、伝送された光パルス信号が受信部の復号器で正しく復号化されれば、一定の時間間隔で規則正しく光パルスが並んだ光パルス列が再現される。   With reference to FIG. 10, the effect received by the decoded optical pulse signal when the operating wavelengths of the encoder and the decoder are shifted will be described. FIG. 10 shows the shape of the decoded optical pulse signal, where the horizontal axis is a time axis, and the vertical axis is the intensity of the optical pulse on an arbitrary scale. Here, in order to simplify the explanation, a simulated OCDM transmission experiment was performed using an optical pulse train in which optical pulses are regularly arranged at regular time intervals as an optical pulse signal. Accordingly, if the transmitted optical pulse signal is correctly decoded by the decoder of the receiving unit, an optical pulse train in which optical pulses are regularly arranged at a constant time interval is reproduced.

図10では、Aで示す光パルス信号が、正しく復号化された場合に相当し、この形状はほぼ送信部から送られた光パルス信号と同一の形状である。ここでは光パルスの数が3つ現れている。一方、伝送された光パルス信号が受信部の復号器で正しく復号化されなかった場合の光パルス信号は、図10では、Bで示す光パルス信号がそれに相当する。Aで示す光パルス信号ピーク位置にBで示す光パルス信号のピークが現れてはいるが、この他の箇所にもピークが現れており、送信部から送られた光パルス信号と同一の形状とはなっておらず、良好な伝送が行なわれていない。この場合、送信部から送られた信号が正しく再生されないことが起こる。   In FIG. 10, this corresponds to the case where the optical pulse signal indicated by A is correctly decoded, and this shape is substantially the same as the optical pulse signal sent from the transmission unit. Here, three light pulses appear. On the other hand, the optical pulse signal indicated by B in FIG. 10 corresponds to the optical pulse signal when the transmitted optical pulse signal is not correctly decoded by the decoder of the receiving unit. Although the peak of the optical pulse signal indicated by B appears at the optical pulse signal peak position indicated by A, peaks also appear at other locations, and the same shape as the optical pulse signal sent from the transmitter No good transmission has been performed. In this case, the signal sent from the transmission unit may not be reproduced correctly.

このような事態が発生する理由は、符号器と復号器とをそれぞれ構成するSSFBGの実効屈折率の周期構造が、環境温度等の影響で、等しく設定されていないことに起因している。因みに、図10においてBで示す光パルス信号を観測した例では、符号器と復号器とでFBG装置の動作波長の差は、15 pmであった。   The reason why such a situation occurs is that the periodic structure of the effective refractive index of the SSFBG constituting each of the encoder and the decoder is not set equal due to the influence of the environmental temperature or the like. Incidentally, in the example in which the optical pulse signal indicated by B in FIG. 10 is observed, the difference in the operating wavelength of the FBG device between the encoder and the decoder is 15 pm.

従来技術である特許文献1に開示されている装置が、-40℃から125℃までの165℃の環境温度変化に対して0.2 nm変動する、すなわち1℃当り1.21 pm変化する。一方この発明の第1のFBG装置によれば、環境温度1℃変化すると0.61 pm、また第2のFBG装置によれば、0.0419 pm変化する。   The apparatus disclosed in Patent Document 1, which is the prior art, varies by 0.2 nm with respect to an environmental temperature change of 165 ° C. from −40 ° C. to 125 ° C., that is, 1.21 pm per 1 ° C. On the other hand, according to the first FBG device of the present invention, when the environmental temperature changes by 1 ° C., it changes by 0.61 pm, and according to the second FBG device, it changes by 0.0419 pm.

符号器と復号器とでFBG装置の動作波長の差が、上述したように、15 pmあれば完全な復号化ができず、、送信部から送られた信号が正しく再生されないことが起こる。そこで、符号器と復号器とでFBG装置の動作波長の差が15 pmに達しないことを、OCDMの符号器あるいは復号器として利用できる条件とすれば、以下のことが言える。   As described above, if the difference in operating wavelength of the FBG device between the encoder and the decoder is 15 pm, complete decoding cannot be performed, and the signal sent from the transmission unit may not be reproduced correctly. Thus, if the operating wavelength difference of the FBG device does not reach 15 pm between the encoder and the decoder, the following can be said as a condition that can be used as an OCDM encoder or decoder.

環境温度1℃当り1.21 pm変化する従来技術である特許文献1に開示されている装置は、環境温度変化として12.4℃(15÷1.21=12.4)の温度変化の範囲内であれば、符号器と復号器とでFBG装置の動作波長の差が15 pmに達しないので、外部の温度コントローラからの指示に基づく温度制御等をすることなく、利用することができる。一方、第1のFBG装置によれば、環境温度の変化の範囲として24.6℃(15÷0.61=24.6)、第2のFBG装置によれば、358℃(15÷0.0419=358)の変化の範囲であれば、同様に利用できることになる。   The device disclosed in Patent Document 1, which is a conventional technology that changes 1.21 pm per 1 ° C of environmental temperature, is within the range of 12.4 ° C (15 ÷ 1.21 = 12.4) as the environmental temperature change. Since the difference in operating wavelength between the FBG device and the decoder does not reach 15 pm, it can be used without performing temperature control based on an instruction from an external temperature controller. On the other hand, according to the first FBG device, the range of change in environmental temperature is 24.6 ° C (15 ÷ 0.61 = 24.6), and according to the second FBG device, the range of change is 358 ° C (15 ÷ 0.0419 = 358). If so, it can be used similarly.

この発明の第1のFBG装置によれば、環境温度変化の許容範囲が24.6℃と、従来の装置が12.4℃であったことから比較すると12.2℃分だけその範囲を広くできる。その上、この発明の第1のFBG装置によれば、外部の温度コントローラからの指示に基づく温度制御のみによって、動作波長に対して100 pm程度の微動調整ができる機能を有しているので、この温度調整機能を働かせることで、OCDMの符号器あるいは復号器として利用することができる。一方この発明の第2のFBG装置をOCDMの符号器あるいは復号器として利用する場合には、許容温度変化範囲は358℃であるので、実質的には、環境温度変化があっても、それに基づく動作波長の調整を必要としないことが分かる。   According to the first FBG apparatus of the present invention, the permissible range of the environmental temperature change is 24.6 ° C., and since the conventional apparatus was 12.4 ° C., the range can be widened by 12.2 ° C. Moreover, according to the first FBG device of the present invention, since it has a function capable of fine adjustment of about 100 pm with respect to the operating wavelength only by temperature control based on an instruction from an external temperature controller, By using this temperature adjustment function, it can be used as an OCDM encoder or decoder. On the other hand, when the second FBG device of the present invention is used as an OCDM encoder or decoder, the allowable temperature change range is 358 ° C., so even if there is a change in environmental temperature, it is substantially based on it. It can be seen that no adjustment of the operating wavelength is required.

以上のことから、この発明の第1及び第2のFBG装置は、OCDMの符号器あるいは復号器として利用するのに好適なFBG装置であることが分かる。   From the above, it can be seen that the first and second FBG devices of the present invention are suitable for use as an OCDM encoder or decoder.

この発明の第1及び第2の実施の形態において説明したように、この発明の第1あるいは第2のFBG装置は、周囲の環境温度変動があっても、動作波長に変動がほとんど生ぜず、動作波長調整幅200 pm以上で任意の動作波長へ波長を変更でき、しかも1 pmの精度で動作波長の調整を行なうことができるので、これらをOCDMの符号器あるいは復号器として利用して好適である。   As described in the first and second embodiments of the present invention, the first or second FBG device of the present invention hardly varies in the operating wavelength even when the ambient temperature varies. The operating wavelength can be changed to an arbitrary operating wavelength with an operating wavelength adjustment range of 200 pm or more, and the operating wavelength can be adjusted with an accuracy of 1 pm, which is suitable for use as an OCDM encoder or decoder. is there.

光符号分割多重伝送装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of an optical code division multiplexing transmission apparatus. 15ビットのM系列の符号列を用いて作製されたFBGの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an FBG fabricated using a 15-bit M-sequence code string. 従来のFBG装置のブラッグ反射ピーク波長の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the Bragg reflection peak wavelength of the conventional FBG apparatus. 第1のFBG装置の概略的構成図である。It is a schematic block diagram of a 1st FBG apparatus. 第1のFBG装置の温度制御特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing temperature control characteristics of the first FBG device. 第1のFBG装置の動作波長の環境温度依存性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the ambient temperature dependence of the operating wavelength of the first FBG device. 第2のFBG装置の概略的構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a second FBG device. 第2のFBG装置の温度制御特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing temperature control characteristics of a second FBG device. 第2のFBG装置の動作波長の環境温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the environmental temperature dependence of the operating wavelength of a 2nd FBG apparatus. 符号器と復号器の動作波長のずれによる効果の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the effect by the shift | offset | difference of the operating wavelength of an encoder and a decoder.

符号の説明Explanation of symbols

6:光ファイバ
8:SSFBG形成部
10:送信部
12:光パルス列発生器
14:変調信号生成器
16:光変調器
18:第1の光サーキュレータ
22:第2の光サーキュレータ
62:復号器
26:光カプラ
28:光電変換器
30、146:波長モニタ
32、144:波長制御部
40:受信部
60:符号器
62:復号器
64:温度センサ
66、116、216:サーモモジュール
68、142:温度コントローラ
100:第1のFBG装置
110、210:実装プレート
112、212:ベースプレート
114、214:断熱部材
118、218:FBG装置筐体
120、220:FBG接触部
122:スルーホール
124、224:第1固定点
126、226:第2固定点
128:第1溝
130:第2溝
132:光ファイバ
134、234:温度センサを装填するための穴
148:温度制御部
150、250:温度制御板
152、252:FBG搭載台
200:第2のFBG装置
222: ガイドプレート
228:第1固定点支持体
230:第2固定点支持体
6: Optical fiber
8: SSFBG formation part
10: Transmitter
12: Optical pulse train generator
14: Modulation signal generator
16: Optical modulator
18: First optical circulator
22: Second optical circulator
62: Decoder
26: Optical coupler
28: Photoelectric converter
30, 146: Wavelength monitor
32, 144: Wavelength controller
40: Receiver
60: Encoder
62: Decoder
64: Temperature sensor
66, 116, 216: Thermo module
68, 142: Temperature controller
100: First FBG device
110, 210: Mounting plate
112, 212: Base plate
114, 214: Insulation member
118, 218: FBG device housing
120, 220: FBG contact area
122: Through hole
124, 224: First fixed point
126, 226: Second fixed point
128: 1st groove
130: Second groove
132: Optical fiber
134, 234: Hole for loading temperature sensor
148: Temperature controller
150, 250: Temperature control board
152, 252: FBG mount
200: Second FBG device
222: Guide plate
228: 1st fixed point support
230: Second fixed point support

Claims (8)

ファイバブラッググレーティング(FBG: Fiber Bragg Grating)と、
実装プレートとベースプレートと温度制御板とが順次積層されて構成されるFBG搭載台と、
前記実装プレート上面に設定されたFBG接触部と、
該実装プレートの両端に該FBG接触部を挟んで設定された第1固定点と第2固定点とを具え、
前記FBGが、前記FBG接触部に接触するように該第1固定点と該第2固定点とで固定されており、
前記温度制御板は、断熱部材とサーモモジュールとから構成されており、
前記実装プレートの下面は、前記ベースプレートの上面に、滑ることが可能な状態で接しており、
前記ベースプレートの下面は、前記温度制御板の上面に、接して固定されており、
前記実装プレートは、熱膨張率が最大でも1.2×10 -6 /Kである素材で構成されており、
前記ベースプレートは、熱伝導率が最小でも398 W/(m・K)である素材で構成されている
ことを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
Fiber Bragg Grating (FBG)
An FBG mounting base configured by sequentially stacking a mounting plate, a base plate, and a temperature control plate;
FBG contact portion set on the mounting plate upper surface,
Comprising a first fixed point and a second fixed point set across the FBG contact portion on both ends of the mounting plate;
The FBG is fixed at the first fixed point and the second fixed point so as to contact the FBG contact portion,
The temperature control plate is composed of a heat insulating member and a thermo module,
The lower surface of the mounting plate is in contact with the upper surface of the base plate in a slidable state,
The lower surface of the base plate is fixed in contact with the upper surface of the temperature control plate ,
The mounting plate is made of a material having a thermal expansion coefficient of 1.2 × 10 −6 / K at the maximum ,
The fiber bragg grating device , wherein the base plate is made of a material having a thermal conductivity of at least 398 W / (m · K) .
請求項1に記載のファイバブラッググレーティング装置において、
前記実装プレートを構成する素材がインバー合金であることを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
The fiber Bragg grating device according to claim 1,
A fiber Bragg grating device characterized in that a material constituting the mounting plate is an Invar alloy.
請求項1に記載のファイバブラッググレーティング装置において、
前記ベースプレートを構成する素材が銅であることを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
The fiber Bragg grating device according to claim 1,
A fiber Bragg grating device, wherein the material constituting the base plate is copper.
ファイバブラッググレーティング(FBG: Fiber Bragg Grating)と、
ガイドプレートと温度制御板とが積層されて構成されるFBG搭載台と、
前記ガイドプレート上面に設定されたFBG接触部と、
支持台の両端に、連結部を介して連結された、第1固定点支持体及び第2固定点支持体と
を具え
1固定点は前記第1固定点支持体の先端に設けられ
2固定点は前記第2固定点支持体の先端に設けられ、
該FBGが、該FBG接触部に接触するように該第1固定点と該第2固定点とで、固定されており、
前記温度制御板は、断熱部材とサーモモジュールとから構成されており、
前記ガイドプレートの下面は、前記温度制御板の上面に、接して固定されており、
前記温度制御板の下面が、前記支持台に固定されており、
前記第1固定点支持体は、該第1固定点支持体が熱膨張することで前記第1固定点が変位する方向と、前記支持台が熱膨張する方向とが、平行になる関係に前記連結部を介して前記支持台に固定されており、
前記第2固定点支持体は、該第2固定点支持体が熱膨張することで前記第2固定点が変位する方向と、前記支持台が熱膨張する方向とが、平行になる関係に前記連結部を介して前記支持台に固定されており、
前記第1固定点支持体が前記連結部に固定された一端から前記第1固定点までの距離l 1 と、
前記第2固定点支持体が前記連結部に固定された一端から前記第2固定点までの距離l 2 と、
前記支持台の長さLとが、
(l 1 β 1 +l 2 β 2 )=Lα
で与えられる関係に設定されている
ことを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
ここで、αは前記支持台を構成する素材の熱膨張率、β 1 及びβ 2 はそれぞれ前記第1及び第2固定点支持体を構成する素材の熱膨張率である。
Fiber Bragg Grating (FBG)
An FBG mounting base constructed by laminating a guide plate and a temperature control plate;
FBG contact portion set on the upper surface of the guide plate,
The first fixed point support and the second fixed point support connected to both ends of the support base via a connecting portion ,
The first fixing point is provided at a tip of said first fixed point support,
The second fixed point is provided at the distal end of the second fixing point support,
The FBG is fixed at the first fixing point and the second fixing point so as to contact the FBG contact portion,
The temperature control plate is composed of a heat insulating member and a thermo module,
The lower surface of the guide plate is fixed in contact with the upper surface of the temperature control plate,
A lower surface of the temperature control plate is fixed to the support ;
In the first fixed point support, the direction in which the first fixed point is displaced by the thermal expansion of the first fixed point support and the direction in which the support base is thermally expanded are parallel to each other. It is fixed to the support base via a connecting part,
In the second fixed point support, the direction in which the second fixed point is displaced due to thermal expansion of the second fixed point support is parallel to the direction in which the support base is thermally expanded. It is fixed to the support base via a connecting part,
A distance l 1 from one end where the first fixed point support is fixed to the connecting portion to the first fixed point ;
A distance l 2 from one end where the second fixed point support is fixed to the connecting portion to the second fixed point ;
The length L of the support base is
(l 1 β 1 + l 2 β 2 ) = Lα
A fiber Bragg grating device characterized by being set to a relationship given by:
Here, α is a thermal expansion coefficient of the material constituting the support base, and β 1 and β 2 are thermal expansion coefficients of the material constituting the first and second fixed point supports, respectively.
請求項に記載のファイバブラッググレーティング装置において、
前記ガイドプレートは、実装プレートとベースプレートとが積層されて構成されており、
前記実装プレートの下面は、前記ベースプレートの上面に、滑ることが可能な状態で接しおり、
前記ベースプレートの下面は、前記温度制御板の上面に接して固定されている
ことを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
The fiber Bragg grating device according to claim 4 ,
The guide plate is configured by laminating a mounting plate and a base plate,
The lower surface of the mounting plate is in contact with the upper surface of the base plate in a slidable state,
The fiber Bragg grating device, wherein a lower surface of the base plate is fixed in contact with an upper surface of the temperature control plate.
請求項に記載のファイバブラッググレーティング装置において、
前記実装プレートは、熱膨張率が最大でも1.2×10-6/Kである素材で構成されており、
前記ベースプレートは、熱伝導率が最小でも398 W/(m・K)である素材で構成されている
ことを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
The fiber Bragg grating device according to claim 4 ,
The mounting plate is made of a material having a thermal expansion coefficient of 1.2 × 10 −6 / K at the maximum,
The fiber Bragg grating device, wherein the base plate is made of a material having a thermal conductivity of at least 398 W / (m · K).
請求項に記載のファイバブラッググレーティング装置において、
前記実装プレートを構成する素材がインバー合金であることを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
The fiber Bragg grating device according to claim 4 ,
A fiber Bragg grating device characterized in that a material constituting the mounting plate is an Invar alloy.
請求項に記載のファイバブラッググレーティング装置において、
前記ベースプレートを構成する素材が銅であることを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。
The fiber Bragg grating device according to claim 4 ,
A fiber Bragg grating device, wherein the material constituting the base plate is copper.
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